改变模式生物原有理论的发现

　　

生物通报道：虽然黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）几十年以来早成为了一种模式生物，在许多生物研究中发挥着不可替代的作用，但是近期来自德国埃朗根-纽伦堡弗里德里希-亚力山大大学（University of Erlangen-Nuernberg）的研究人员在果蝇心脏中发现了新的机制，这有助于解释果蝇心跳逆转（heartbeat reversals）方向的一个现象。这一研究成果公布在《Journal of Experimental Biology》杂志上。

来自加州大学河畔分校的昆虫学家Tom Miller认为此次发现，“从某种意义上来说就像是发现了第三只眼，至少在循环系统研究领域里来说意义重大”，“尤其是在黑腹果蝇中，我们对于这种昆虫了解的比其它动物得多。”

科学家们在许多不同的昆虫中都发现过心跳逆转的现象，这被认为是能改善血淋巴（hemolymph，昆虫的“血”，并不携带氧）循环的一种方式。

埃朗根-纽伦堡大学的Lutz Wasserthal利用穿过身体的红外线光束（infrared beam）观测黑腹果蝇和大型种果蝇（D. hydei）的心脏活动，并记录下来。除了描述了这种逆转，研究人员也利用光学和电子显微镜发现了引起这种行为的解剖构造，他们在心脏中识别出了保证血淋巴循环的ostia -- openings的五分之一结构。果蝇中，已知的4对心门（ostia）能在心跳调控过程中，指导从腹部流向心脏的虚幻的血淋巴过程。

来自美国Burnham医学研究所（Burnham Institute for Medical Research）的Rolf Bodmer认为，“这一新发现的解剖学机制加深了我们对于胸腔在血淋巴循环过程中的作用的了解”。

这一发现支持了Wasserthal的有关为什么果蝇周期性的逆转血淋巴运动的方向的理论——这样能帮助果蝇摄入更多的空气，Wasserthal表示，“所有的人至今都认为果蝇并不能进行空气交换”。大型的昆虫通过气管收缩膨胀交换空气，由于果蝇体形小，其血淋巴并不携带氧气，因此一般假设认为其呼吸系统与其它小型昆虫一样是被动扩散，然而Wasserthal的这一研究证实果蝇也可以通过心跳逆转交换空气。下一步他们将检测心跳过程血淋巴循环。
（生物通：张迪）

原文摘要：
Journal of Experimental Biology 210, 3707-3719 (2007)
Published by The Company of Biologists 2007 doi: 10.1242/jeb.007864 This Article
Drosophila flies combine periodic heartbeat reversal with a circulation in the anterior body mediated by a newly discovered anterior pair of ostial valves and `venous' channels
『Abstract』

黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）


昆虫纲，双翅目，果蝇科。一种小型蝇类，喜在腐烂水果及发酵物附近飞舞。它的特点是，生活周期短（约15天），突变性状多，唾腺染色体大且有特定的横纹，加上容易在室内饲养，所以是进行遗传学实验研究的好材料。摩尔根等人就是从研究黑腹果蝇中发现了“伴性遗传”、“连锁与互换”等现象和规律，从而发展了染色体遗传学说的。

雌、雄果蝇外观有明显区别。雌蝇体型较大，腹部末端稍尖，腹部背面有明显的5条黑色条纹，无性梳；雄蝇体型略小，腹部末端圆钝，腹部背面有3条黑纹，前两条细，后一条甚粗且伸延至腹面，有性梳。果蝇在自然条件下和人工培养时都可能发生突变，使某些性状与正常的野生种有明显的差别。杂交实验常用的突变性状有以下几种：白眼（W）（野生型为红眼W+）；乌身（又称黑檀体，ebony，e）；（野生型为灰身，E）；残翅（vestigial，v）（野生型为长翅，V）等。果蝇的生活史包括卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段。幼虫要经过两次蜕皮；第二次蜕皮后的3龄幼虫长可达4.5毫米。3龄幼虫化蛹。

黑蝇有4对染色体。雌蝇有3对常染色体和一对XX性染色体；雄蝇有3对常染色体和一对XY性染色体。黑腹果蝇幼虫的唾腺染色体特别大，臂长可达半毫米，比一般染色体长100～200倍，且在细胞核中始终明显存在，停留在分裂前期，不像一般染色体仅在细胞分裂时才出现。好的果蝇唾腺制片能在显微镜下观察到5条长臂和一个短臂。5条长臂是X、2L、2R、3L、和3R，一个短臂是第4对染色体。2L、2R与3L、3R分别指第2对和第3对染色体的左臂和右臂。